Patent DE-102017100306-B4 (DE)
Title: Vorrichtung und Verfahren zur Vermessung einer optischen, kapazitiven, induktiven Übertragungsstrecke mittels Mehrfachmodulation
Inventor: DITTRICH STEPHAN
IPC: G01N21/17
Filed: 2017-01-09
Granted: 2021-08-12
Abstract: Verfahren zur Vermessung der Eigenschaften mindestens einer elektromagnetischen Übertragungsstrecke und/oder eines Objekts (O) innerhalb mindestens einer elektromagnetischen Übertragungsstrecke (I1, I2, I3, I4) zur Anwendung während eines Betrachtungszeitraums mit den Schritten:
 - Erzeugen eines ersten Taktsignals (clk1) mit einer ersten Taktperiode (T 1 ) und eines dazu komplementären ersten Taktsignals (clk1q);
 - Erzeugen eines zweiten Taktsignals (clk2) mit einer zweiten Taktperiode (T 2 ), die kürzer als die erste Taktperiode (T 1 ) ist;
 - Mischen des ersten Taktsignals (clk1) und des zweiten Taktsignals (clk2) mit einem Regelsignal (S4) zu einem Kompensationsvorsignal (S3v);
 - Erzeugen eines komplementären Regelvorsignals (S4q) aus dem Regelsignal (S4);
 - Mischen des komplementären ersten Takts (clk1q) und des zweiten Taktsignals (clk2) mit dem komplementären Regelsignal (S4) zu einem Sendevorsignal (S5v);
 - Aussenden eines modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) durch einen Sender (H) in die erste Übertragungsstrecke (11), wobei die Signalintensität (Signalenergie) dieses modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) mit dem Sendevorsignal (S5v) in der Form korreliert, dass zumindest Anteile des ausgesendeten modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) in einem Betrachtungszeitraum, der mehrere Pulse des Sendevorsignals (S5v) umfasst, proportional zum Sendevorsignal (S5v) sind; 
 - Aussenden eines elektromagnetischen modulierten Kompensationssignals (S3i) durch einen Kompensationssender (K) in die dritte Übertragungsstrecke (13), wobei die Signalintensität (Signalenergie) dieses modulierten Kompensationssignals (S3i) mit dem Kompensationsvorsignal (S3v) in der Form korreliert, dass zumindest Anteile des ausgesendeten elektromagnetischen modulierten Kompensationssignals (S3i) in einem Betrachtungszeitraum, der mehrere Pulse des Kompensationsvorsignals (S3v) umfasst, proportional zum Kompensationsvorsignal (S3v) sind;
 - Einen oder mehrere der beiden Schritte
 • Reflexion des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) an einem ersten Objekt (O) und/oder Transmission des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) durch ein erstes Objekt (O) und anschließende Einspeisung des modulierten elektromagnetischen Sendesignals (S5i) als modifiziertes elektromagnetisches Sendesignal (S5s) in eine zweite Übertragungsstrecke (I2), wobei die zweite Übertragungsstrecke (I2) und/oder die erste Übertragungsstrecke (I1) mit dem ersten Objekt (O) identisch sein können, und/oder
 • Reflexion des elektromagnetischen modulierten Kompensationssignals (S3i) an einem zweiten Objekt (O2) und/oder Transmission des elektromagnetischen modulierten Kompensationssignals (S3i) durch ein zweites Objekt (O2) und anschließende Einspeisung des elektromagnetischen modulierten Kompensationssignals (S3i) als modifiziertes elektromagnetisches Kompensationssignal (S3s) in eine vierte Übertragungsstrecke (14), wobei die vierte Übertragungsstrecke (I4) und/oder die dritte Übertragungsstrecke (I3) mit dem zweiten Objekt (O2) identisch sein können und
 • wobei das erste Objekt (O) mit dem zweiten Objekt (O2) ebenfalls identisch sein kann; 
 - Austritt des modifizierten elektromagnetischen Sendesignals (S5s) des Senders (H) aus der zweiten Übertragungsstrecke (12), nach Durchgang durch dieselbe und Empfang des modifizierten elektromagnetischen Sendesignals (S5s) durch einen Empfänger (D);
 - Austritt des modifizierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3s) des Kompensationssenders (K) aus der vierten Übertragungsstrecke (I4) oder dritte Übertragungsstrecke (I3) nach Durchgang durch die entsprechende Übertragungsstrecke (I3, I4) und Empfang des ausgetretenen modifizierten elektromagnetischen Kompensationssignals (S3s) durch den Empfänger (D), wobei der Empfang summierend und/oder multiplizierend mit dem modifizierten elektromagnetischen Sendesignal (S5s) des Senders (H), das aus der zweiten Übertragungsstrecke (I2) ausgetreten ist, als Empfang einer Überlagerung erfolgt;
 - Bilden eines Empfängerausgangssignals (S0) durch den Empfänger (D) in Abhängigkeit von der empfangenen Überlagerung des aus der zweiten Übertragungsstrecke (2) ausgetretenen modifizierten Sendesignals (S5s) und des aus der vierten Übertragungsstrecke (I4) oder dritten Übertragungsstrecke (I3) ausgetretenen modulierten elektromagnetischen Kompensationssendesignals (S3s);
 - Entweder:
 • Bilden eines ersten Mischsignals (S6) durch Mischung des Empfängerausgangssignals (S0) oder eines aus dem Empfängerausgangssignal abgeleiteten Signals einerseits mit dem zweiten Taktsignal (clk2) andererseits;
 • Bilden eines Mischsignals (S7) durch Mischung des mit -1 multiplizierten ersten Taktsignals (clk1) mit dem ersten Mischsignal (S6);
 oder 
 • Bilden des Mischsignals (S7) durch Mischung des Empfängerausgangssignals (S0) oder eines aus dem Empfängerausgangssignal abgeleiteten Signals einerseits mit dem zweiten Taktsignal (clk2), und mit dem mit -1 multiplizierten ersten Taktsignal (clk1);
 - Filterung des Mischsignals (S7) zur Bildung eines Regelvorsignals (S8);
 - Analog-zu-Digital-Wandlung des Regelvorsignals (S8) zu einem digitalisierten Regelsignal (S9) um ein digitales Regelvorsignal (S9) zu erhalten;
 - Filterung und/oder Verzögerung des digitalen Regelvorsignals (S9) in einem digitalen Filter (FF) zu dem besagten Regelsignal (S4),
 • wobei die Filterung und/oder Verzögerung mit dem ersten Taktsignal (clk1) und/oder dem komplementären ersten Taktsignal (clk1q) synchronisiert ist;
 - Ausgabe des Regelsignals (S4) oder eines daraus abgeleiteten Signals als Messwertsignal für die Eigenschaften zumindest einer der optischen Übertragungsstrecken und/oder zumindest eines der Objekte (O, O2) innerhalb zumindest einer der optischen Übertragungsstrecken (I1, I2, I3, I4).